NO311473B1 - Fremgangsmåte og anordning for å styre driften av en höyfrekvens-effektforsterker - Google Patents

Description

Oppfinnelsen dreier seg om en fremgangsmåte og en anordning for å styre driften av en høyfrekvens-effektforsterker. Fremgangsmåten består i å sende et signal som skal forsterkes til en høyfrekvens-effektforsterker i en fremover-linje, å generere et sample- eller prøvesignal fra fremoverlinjen på utgangssiden av høyfrekvens-effektforsterkeren til en tilbakekoblingslinje, å styre høyfrekvens-effektforsterkeren via tilbakekoblingslinjen med basis i prøvesignalet med en styreanordning koblet til inngangssiden av høyfrekvens-effektforsterkeren og å bringe høyfrekvens-effektforsterkeren over i en AV-stilling styrt av et styresignal.

Anordningen ifølge oppfinnelsen består av en høyfrekvens-ef f ektf orsterker koblet til en fremover-linje, en styreanordning og en svekkeanordning koblet til inngangssiden av høyfre-kvens-ef f ektf orsterkeren og en sample- eller prøveanordning, og en detektoranordning koblet til en tilbakekoblingslinje mellom utgangssiden og inngangssiden av høyfrekvens-effektforsterkeren. Fremover-linjen og tilbakekoblingslinjen danner en slags effekt-styresløyfe som man kan benytte til å koble effekten fra en sender til en antenne.

Foreliggende løsning dreier seg spesielt om flerkanalers radiosendere og hvordan man slår på sendeeffekten i høyfre-kvens-ef f ektf orsterkeren i en radiosender, og spesielt hvordan man slår av sendeeffekten, dvs. hvordan man bringer den til en AV-stilling. Et eksempel på radiosendere er en basestasjons radiosender i et GSM mobiltelefon-n'ettverk som benytter et TDMA-system, der høyfrekvens-effektforsterkeren i senderen forsterker signalene som skal mottas fra en modulator før disse sendes til en antenne.

For eksempel i GSM-sendere setter spesifikasjonene stren-ge restriksjoner også på driften av senderen så vel som på av-og påskruing av sendeeffekten. Når sendeeffekten slås av ved en GSM-sending, burde det være mulig å minske sendeeffekten under uvirksomme tidsrom mellom rammene med minst 70 dB, i praksis med 80 dB, som kan oppnås ved minsket forsterkning og ved bruk av RF bryteranordninger som tilveiebringer en svekking på omtrent 40 dB i tillegg til de 40 dB skaffet ved styring av forsterkeren. Et problem med de tidligere løsninge-ne er at det dynamiske området for detektoranordningene bare er omtrent 4 0 dB.

I noen fremgangsmåter og anordninger ifølge den tidligere teknikken skrus sendeeffekten av ved bruk av en bryteranordning plassert i en effekt-styresløyfe på inngangssiden av en forsterker, slik at signalbanen brytes og detektorugangen forblir flytende på en måte. Dette genererer et styresignal som er udefinert i sine detaljer i en styreanordning på inngangssiden av forsterkeren, som igjen fører til problemer, dvs. stort sett en styrefeil i en situasjon når sendeeffekten skal slås på igjen. En styrefeil kan også føre til en minsk-ning i svekkingen når effekten slås på. Dette forhindrer den tillatte største forsterkning mellom detektoren og styreanordningen, der den største forsterkningen igjen bestemmer nøyaktigheten av utgangseffekten i en PÅ-stilling.

I en annen kjent utførelse plasseres en bryteranordning i en antennelinje utenfor en effekt-styresløyfe, som krever en forsterker og en RF-bryter med høyere effekt, noe som leder til større effekttap.

Det er også kjent fra den tidligere teknikken å benytte en logaritmisk RF-område-forsterker og detektor for å ekspan-dere detektorens dynamiske område, men denne komponenten er en dyr hybrid-komponent og derfor nødvendigvis ikke alltid et passende valg.

Fra Europeisk patentsøknad nr. 0 135 154 er det kjent et apparat for å styre sendeeffekten, men det foreligger ingen henvisning der om å bringe en forsterker til en AV-stilling. Målet for apparatet i nevnte søknad er å minimalisere varia-sjoner i sløyfe-forsterkningen som følge av ikke-lineæritet i effektforsterkeren. Nevnte søknad dreier seg om å styre DC-forsterkning og ikke i det hele tatt om å styre RF-forsterkning eller RF-svekking, som er tilfellet i foreliggende oppfinnelse. I løsningen i nevnte EP-søknad, kommer styringen av en effekt-styresløyfe fra inne i sløyfen.

Målet for foreliggende oppfinnelse er å legge fram en ny fremgangsmåte og anordning for styring av driften av en høy-frekvens-effektforsterker som unngår problemene forbundet med de kjente løsningene.

Dette målet oppnås ved bruk av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, som er karakterisert ved at høyfrekvens-effektforsterkeren bringes til AV-stillingen uten å bryte signalbanen ved å svekke signalet som skal sendes til inngangssiden av høyfrekvens-effektforsterkeren med en ønsket svekking og ved å forsterke signalet fra tilbakekoblingslinjen med en ønsket forsterkning. Anordningen ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at en forsterkeranordning er koblet til tilbakekoblingslinjen på inngangssiden av detektoranordningen, og ved at høyfrekvens-effektforsterkeren kan bringes til AV-tilstand uten å bryte signalbanen ved å styre forsterkeranordningens forsterkning slik at den er av samme størrelsesorden som svekkingen i svekkeanordningen.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen er basert på ideen om at både svekking og forsterkning tilveiebringes til effekt-styresløyfen uten å bryte signalbanen, noe som fører til at detektoranordningen ikke reagerer på avstenging av sendeeffekten på en negativ måte, noe som førte til styrefeil i de tidligere løsningene.

Flere fordeler oppnås ved bruk av løsningen ifølge oppfinnelsen, spesielt at effekt-styresløyfen ikke brytes, ikke engang når effekten er slått av, noe som fører til at et smalere frekvensspektrum og en raskere reaksjon på påslag av forsterkningen tilveiebringes. I løsningen ifølge oppfinnelsen er egenskapene til høyfrekvens-effektforsterkeren bedre enn i de kjente løsningene, både under forsterkning og når effekten slås på eller av. Den nye løsningen tilveiebringer et mindre effekttap enn en løsning der bryteranordningen er i en antennelinje. Den nye løsningen tilveiebringer også en mer nøyaktig utgangseffekt enn en løsning der bryteranordningen er på inngangssiden av effektforsterkeren.

I det følgende vil oppfinnelsen beskrives i større detalj med referanse til de medfølgende tegningene, der Figur 1 viser et blokkdiagram over anordningen ifølge oppfinnelsen, Figur 2 viser en utførelse av plasseringen av en forsterkeranordning i en tilbakekoblingslinje.

Anordningen i Figur 1 består av en effekt-styresløyfe bestående av en fremover-linje A og en tilbakekoblingslinje B. Anordningen består av en høyfrekvens-effektforsterker 1 koblet til tlbakekoblingslinjen A, en styreanordning 2 og en svekkeanordning 3 koblet til inngangssiden av høyfrekvens-effektforsterkeren 1. Styreanordningen 2 kan for eksempel dannes av en spennings-styrt attentuator (VCA), og svekkeanordningen 3 kan for eksempel dannes av brytere og motstander slik at enten en svekking på 40 dB eller en meget liten svekking oppnås med svekkeanordningen. Indikasjonen P(IN) representerer inngangssiden, der et signal som skal forsterkes kommer inn fra en modulator i en sender og indikasjonen P(OUT) representerer en antennelinje som starter fra utgangssiden av forsterkeren. I tillegg består anordningen av en sample- eller prøveanordning 4 og en detektoranordning 5 koblet til tilbakekoblingslinjen B mellom utgangssiden og inngangssiden av forsterkeren. Prøve-anordningen 4 kan fortrinnsvis være bestående av en retningskobler, slik som en microstrip-retningskobler, som fra et utgangssignal fra forsterkeren genererer et prøvesignal 6 proporsjonalt med styrken av utgangssignalet. Prøvesignalet 6 detekteres av detektoranordningen 5, som kan bestå av en likeretter dannet av for eksempel dioder.

Til tilbakekoblingslinjen B på inngangssiden av detektoren 5 kobles det en forsterkeranordning 7, hvis forsterkning er av den samme størrelsesorden som, og fortrinnsvis helt lik, svekkingen i svekkeanordningen 3 på inngangssiden av høyfre-kvens-ef f ektf orsterkeren 1. Den ønskede utførelsen i Figur 1 viser at svekkeanordningen 3, som ikke bryter signalbanen, er koblet mellom styreanordningen 2 og høyfrekvens-effektforsterkeren 1, og at forsterkeranordningen 7 i tilbakekoblingslinjen B er koblet mellom retningskobleren som fungerer som sample- eller prøveanordning 4 og detektoranordningen 5. Ved å se videre på Figur 1, kan man se at anordningen også omfatter en styreenhet 8, en summerer 9 og et lavpassfilter 10.

Svekkeanordningen 3, som ikke bryter signalbanen, kan også kobles foran styreanordningen 2, noe som vil føre til at styreanordningen 2 og svekkeanordningen 3 står i motsatt rekkefølge på Figur 1.

Fremgangsmåten for styring av driften av en høyfrekvens-ef f ektforsterker består i å sende et signal som skal forsterkes til en høyfrekvens-effektforsterker 1 i en fremover-linje A, å generere et sample- eller prøvesignal fra fremover-linjen A på utgangssiden av høyfrekvens-effektforsterkeren 1 til en tilbakekoblingslinje B ved hjelp av en prøveanordning 4. Fremgangsmåten består videre i å detektere prøvesignalet med en detektoranordning 5, å summere prøvesignalet med et ref-eransesignal 11 som hentes fra en styreenhet 8, å lav-passfiltrere det summerte signalet 12 med et lavpassfilter 10 og forsterkning hvis nødvendig. Fremgangsmåten består også i å styre forsterkningen i høyfrekvens-effektforsterkeren 1 med basis i det det detekterte, summerte og filtrerte prøve-signalet med en styreanordning 2 koblet til inngangssiden av høyfrekvens-effektforsterkeren. Når effekten er stengt av, består fremgangsmåten også i å bringe høyfrekvens-effektforsterkeren 1 til en AV-stilling styrt av styresignalene 13 og 14, der styresignalene 13 og 14 genereres i styreenheten 8. Høyfrekvens-effektforsterkeren bringes til AV-stillingen, uten å bryte signalbanen, ved å svekke signalet som skal sendes til inngangssiden av høyfrekvens-effektforsterkeren 1 med en

svekkeanordning 3 med en ønsket svekking og ved å forsterke

signalet i tilbakekoblingslinjen B med ønsket forsterkning, og fortrinnsvis akkurat så mye som signalet fra inngangssiden ble svekket. I dette tilfellet er svekkingen som forover-linjen A på inngangssiden av høyfrekvens-effektforsterkeren 1 blir

utsatt for, stort sett lik forsterkningen som tilbakekoblingslinjen skal utsettes for, slik at detektoranordningen 5 bedre og bedre unnlater å reagere på avstenging av effekten, og dermed er i stand til å unngå styrefeil.

Den spenningsstyrte styreanordningen 2 utfører en svekking på 40 dB og svekkeanordningen 3 utfører enda en svekking på 40 dB, som gjør at signalet som skal kobles er svekket med 80 dB, som er tilstrekkelig. For ikke å overstige det dynamiske området til detektoren 5, forsterkes et signal som samtidig passerer gjennom detektoren 5 i tilbakekoblingslinjen med 40 dB med en forsterkeranordning 7. Som forsterkeranordning 7 i tilbakekoblingslinjen benyttes for eksempel en forsterker med svitsjet forsterkningsfaktor (switched gain amplifier) med en forsterkning på 40 dB, for eksempel. Forsterkeranordningen 7 er bare aktiv i en AV-stilling for effektsvitsjing når effekten for selve høyfrekvens-effektforsterkeren er slått av. I en foretrukket utførelse slås svekkingen av fremover-linjen A og forsterkningen av tilbakekoblingslinjen B på med den felles styreenheten 8 ifølge Figur 1, og mer spesielt med den samme styreenheten 8 som brukes for å mate referansesignalet 11 til summereren 12, slik at det oppnås en løsning som er enkel og lett å benytte. Styreenheten 8 utgjør en ytre styreanordning 8 med hensyn til sløyfen, som brukes til å styre RF-svekking og RF-forsterkning.

I en foretrukket utførelse benyttes separate detektor-anordninger for å finne separate effektområder. Disse separate detektoranordningene har følsomheter som er forskjellige fra hverandre, der den første detektoranordningen benyttes for å detektere en AV-stilling og den andre detektoranordningen benyttes for å detektere en PÅ-stilling. Følsomhetene velges på en slik måte at detektoranordningen som er aktiv i en AV-stilling, dvs. når effekten er slått av, er mer følsom. Figur 2 viser en utførelse av plasseringen av forsterkeranordningen 7 i tilbakekoblingslinjen. I Figur 2 er inngangssiden IN koblet til prøveanordningen 4 i Figur 1, og utgangssiden OUT er koblet til detektoren 5 i Figur 1. I utførelsen i Figur 2 inneholder anordningen en første bryteranordning 51 seriekoblet med forsterkeranordningen 7 i tilbakekoblingslinjen, og anordningen inneholder videre en andre og en tredje bryteranordning 52 og 53 og en lederanordning 54 mellom dem. Den andre og den tredje bryteranordningen 52 og 53 kan seriekobles enten med lederanordningen 54 eller med den første bryteranordningen 51 og forsterkeranordningen. Bryter-anordningene 51 til 53 er plassert under felles styring, der den øvre posisjonen i Figur 2 viser en normal situasjon med ingen forsterkning brakt til tilbakekoblingslinjen. I en situasjon der bryterne 51 til 53 er i den lavere posisjonen bringes forsterkning på omtrent 40 dB til tilbakekoblingslinjen, dvs. så mye som fremover-signalet svekkes av svekkeanordningen 3 i Figur 1. Når det gj elder valg av komponenter er løsningen i Figur 2 en foretrukket utførelse siden bryteranordninger til en billig pris benyttes. Den vanlige svekke-kapasiteten for bryteranordninger av SPDT-typen vist i Figur 2 er på omtrent 30 dB ved GSM-frekvenser.

I Figur 2, med bryteren 51 i åpen posisjon, dvs. i den øvre posisjonen, kobles forsterkeren til en terminal 55, som kan være dannet av for eksempel motstander. Fordelen med dette er at inngangen i forsterkeren 7 ikke forblir åpen når bryteren 51 er åpen. Altså er forsterkeranordningen 7 på sin inngangsside mulig å koble med inngangen IN via bryterene 51 og 52 når de er i sine lavere posisjoner, eller på en annen måte er forsterkeranordningen 7 mulig å koble via bryteren 51 til terminalen, i dette tilfellet til motstanden 55 når bryterene 51 og 52 er i sin øvre posisjon.

Løsningen ifølge Figur 2 er kun presentert som et eksempel, dvs. som en foretrukket utførelse, og det er klart at løsningen i Figur 2 også har fler alternative utførelser, slik som den der de to signalbanene mellom inngangen og utgangen vist i Figur 2 kan inneholde en separat retningskobler og/el-ler en detektoranordning.

I en foretrukket utførelse tilveiebringes forskjellige forsterkningsverdier ved å forandre prøvesignalet 6 som tas fra utgangssiden av høyfrekvens-effektforsterkeren 1 og som kommer til forsterkeranordningen 7. Dette er fortrinnsvis gjort mulig ved bruk av minst to separate retningskoblere plassert på inngangssiden av forsterkeranordningen 7, eller av en tilsvarende anordning hvis utgangssignaler er forskjellige fra hverandre.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet over med referanse til eksemplene som svarer til de medfølgende tegningene, er det klart at oppfinnelsen ikke er avgrenset av dem, men kan modifiseres på mange måter innen omfanget av oppfinnelsens ide, som er beskrevet i de følgende krav.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for styring av driften av en høyfrekvens-ef fektforsterker, der fremgangsmåten omfatter - å mate et signal som skal forsterkes, til en høyfrekvens-ef fektforsterker (1) i en fremover-linje (A), - å generere et prøvesignal (6) fra fremover-linjen (A) på utgangssiden av høyf rekvens-effektforsterkeren (1) til en tilbakekoblingslinje (B), - å styre høyfrekvens-effektforsterkeren (1) via tilbakekoblingslinjen (B) med basis i prøvesignalet med en styreanordning (2) koblet til inngangssiden av høyfrekvens-effektforsterkeren (1), og - å bringe høyfrekvens-effektforsterkeren (1) til en AV-stilling styrt av et styresignal (13, 14), karakterisert ved at høyfrekvens-effektforsterkeren (1) bringes til AV-stillingen uten å bryte signalbanen ved å svekke signalet som skal mates til inngangssiden av høyf rekvens-ef f ektf orsterkeren (1) med en ønsket svekking og ved å forsterke signalet i tilbakekoblingslinjen (B) med en ønsket forsterkning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at svekkingen som fremover-linjen (A) på inngangssiden av høyfrekvens-effektforsterkeren (1) utsettes for, essensielt er lik forsterkningen som tilbakekoblingslinjen (B) utsettes for.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at svekkingen i fremover-linjen (A) og forsterkningen i tilbakekoblingslinjen (B) er koblet ved hjelp av en felles styreenhet (8).

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 og 3, karakterisert ved at forskjellige forsterkningsverdier tilveiebringes ved å forandre prøvesignalet (6) som hentes fra utgangssiden av høyfrekvens-effektforsterkeren (1) og kommer til forsterkeranordningen (7).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at fremskaffelsen av de forskjellige forsterkningsverdiene gjøres mulig ved minst to separate retningskoblere eller lignende plassert ved inngangssiden av forsterkeranordningen (7) .

6. Anordning for styring av en høyfrekvens-effektforsterker, omfattende en høyfrekvens-effektforsterker (1) koblet til en fremover-linje (A), en styreanordning (2) og en svekkeanordning (3) koblet til inngangssiden av høyfrekvens-effektforsterkeren, og en prøveanordning (4) og en detektoranordning (5) koblet til en tilbakekoblingslinje (B) mellom utgangssiden og inngangssiden av høyfrekvens-effektforsterkeren (1), karakterisert ved at en forsterkeranordning (7) er koblet til tilbakekoblingslinjen (B) på inngangssiden av detektoranordningen (5), og ved at høyfrekvens-ef f ektf orsterkeren (1) kan bringes til AV-tilstand uten å bryte signalbanen ved å styre forsterkeranordningens (7) forsterkning slik at den er av samme størrelsesorden som svekkingen i svekkeanordningen (3).

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at svekkeanordningen (3), som ikke bryter signalbanen, er koblet mellom styreanordningen (2) og høyfrekvens-effektforsterkeren (1) eller foran styreanordningen (2), og at forsterkeranordningen (7) i tilbakekoblingslinjen (B) er koblet mellom en retningskobler som virker som prøveanordningen (4) og detektoranordningen (5).

8. Anordning ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at anordningen omfatter en første bryteranordning (51) seriekoblet med forsterkeranordningen (7) i tilbakekoblingslinjen (B), og at anordningen videre omfatter en andre og en tredje bryteranordning (52, 53) , og en lederanordning (54) mellom disse, og at den andre og den tredje bryteranordningen (52, 53) kan seriekobles enten med lederanordningen (54) eller med den første bryteranordningen (51) og forsterkeranordningen (7).

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at, med inngangssiden på forsterkeranordningen (7) slått av av den første bryteranordningen (51), blir inngangen på forsterkeranordningen (7) koblet til en terminal (55), fortrinnsvis til en resistans.

10. Anordning ifølge krav 6, 7 eller 8, karakterisert ved at separate detektor-anordninger benyttes for å detektere separate effektområder.